Ένα από τα πιο κοινά υλικά που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία και τις κατασκευές είναι το μέταλλο. Ακόμη και στο πλαίσιο της εμφάνισης τεχνολογικών υαλοβάμβακα και σύνθετων υλικών, οι μοναδικοί συνδυασμοί ιδιοτήτων απόδοσης δεν χάνουν τη σημασία τους. Ωστόσο, παράγοντες όπως η γήρανση του μετάλλου, τα φαινόμενα κόπωσης, η διάβρωση και άλλες διεργασίες αποδόμησης περιορίζουν την εφαρμογή του, αναγκάζοντας τους τεχνολόγους να αναζητήσουν τρόπους για να αυξήσουν την ανθεκτικότητα της κατασκευής.
Η διαδικασία γήρανσης
Η γήρανση των μεταλλικών κραμάτων και των καθαρών στοιχείων νοείται ως αλλαγή στην απόδοσή τους. Με την πάροδο του χρόνου, τα σχέδια και τα εξαρτήματα αλλάζουν στη δομή τους, κάτι που αντικατοπτρίζεται στην απόδοση. Πιστεύεται ότι η διαδικασία γήρανσης μετάλλων έχει αρνητικές συνέπειες, αν και προκαλεί επίσης αύξηση σε ορισμένες χρήσιμες τεχνικές και φυσικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, η σκληρότητα του υλικού αυξάνεται, αν και η ευθραυστότητα αυξάνεται παράλληλα. Σε κάθε περίπτωση, η αλλαγή στη δομή αποκλίνει από την απόδοση που αναμένεται, για παράδειγμα, κατά την ανάπτυξη ενός κτιριακού ή μηχανικού έργου.
Ο χρόνος είναι η κύρια αιτία γήρανσης, αλλά όχι η μοναδική. Οι εξωτερικές συνθήκες μπορούν να παίξουν σημαντικό ρόλο σε αυτή τη διαδικασία.ιδιαίτερα χημικά επιθετικά περιβάλλοντα με τα οποία έρχεται σε επαφή το υλικό. Υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας, συμβαίνει μια αργή μηχανική γήρανση του μετάλλου, έναντι της οποίας τα άτομα του προϊόντος υφίστανται διάχυση.
Τεχνητή γήρανση
Δεδομένου ότι αυτή η διαδικασία δεν οδηγεί πάντα σε πλήρη απώλεια της λειτουργικής αξίας του υλικού και συμβάλλει επίσης στην ανάπτυξη ορισμένων ιδιοτήτων, χρησιμοποιείται συχνά η τεχνητή γήρανση. Για παράδειγμα, αυτή η τεχνική εφαρμόζεται σε κράματα αλουμινίου και τιτανίου προκειμένου να αυξηθεί η αντοχή τους. Αυτό το αποτέλεσμα επιτυγχάνεται μέσω θερμικής επεξεργασίας. Εάν η φυσική γήρανση του μετάλλου μπορεί να συμβεί πολύ αργά ακόμη και σε κανονική θερμοκρασία δωματίου, τότε η τεχνητή διαδικασία απαιτεί ειδική σκλήρυνση. Αλλά είναι σημαντικό να ληφθεί υπόψη η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ αυτής της μεθόδου και της τεχνολογίας σκλήρυνσης μετάλλων. Η γήρανση κάτω από τεχνητά δημιουργημένες συνθήκες προκαλεί αύξηση της σκληρότητας και της αντοχής, αλλά επίσης συμβάλλει στη μείωση της ολκιμότητας.
Μέτρα για την πρόληψη της γήρανσης
Καταρχήν, αυτή η διαδικασία δεν μπορεί να σταματήσει. Αλλά είναι πολύ πιθανό να επιβραδυνθεί ή να εξαλειφθούν οι παράγοντες που διεγείρουν τη γήρανση, με διάφορους βαθμούς επιτυχίας. Για παράδειγμα, σε ορισμένες βιομηχανίες, τα μέταλλα μεμονωμένων κατασκευών υποβάλλονται σε περιοδική επεξεργασία με προστατευτικά διαλύματα και στιλβωτικά, τα οποία ελαχιστοποιούν την επίδραση αρνητικών παραγόντων λειτουργίας - χημικούς, θερμοκρασίας, μηχανικούς κ.λπ. Όσον αφορά την επιβράδυνση της επίδρασης της γήρανσης μετάλλων υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας, σεΑνάλογα με τον τύπο κατασκευής ή τμήματος, μπορεί να εφαρμοστεί η ίδια θερμική επεξεργασία. Οι συγκολλητές, για παράδειγμα, εκθέτουν τις ραφές σε υψηλές θερμοκρασίες στους 600-650 °C. Αυτή η τεχνική μοιάζει περισσότερο με τη σκλήρυνση μετάλλων, αλλά μειώνει επίσης την ένταση της γήρανσης.
Χημική διάβρωση
Η διαδικασία σκουριάς είναι πιο επικίνδυνη για τα μέταλλα όσον αφορά τις αλλαγές στις τεχνικές και φυσικές ιδιότητες. Η διάβρωση μπορεί να συμβεί υπό την επίδραση χημικής ή ηλεκτροχημικής επίδρασης στη δομή. Και αν η γήρανση του μετάλλου είναι αργή, τότε ο ρυθμός διάδοσης της σκουριάς μπορεί να είναι πολύ υψηλός ανάλογα με τις εξωτερικές συνθήκες.
Οι διεργασίες χημικής διάβρωσης λαμβάνουν χώρα συνήθως σε περιπτώσεις όπου το μέταλλο έρχεται σε άμεση επαφή με όξινα διαλύματα, αέρια μέσα, άλατα και αλκάλια. Αυτοί είναι οι πιο ενεργοί υποκινητές διάβρωσης που βρίσκονται πάντα στο περιβάλλον, αλλά σε διαφορετικές μορφές. Τελικά, σχηματίζεται ένα εύθραυστο και χαλαρό στρώμα στην πληγείσα περιοχή, η παρουσία του οποίου μειώνει την ανθεκτικότητα του υλικού.
Ηλεκτρική διάβρωση
Σε αυτή την περίπτωση, υπάρχει μια διαδικασία αυθόρμητης αλληλεπίδρασης μεταλλικών προϊόντων με το ηλεκτρολυτικό μέσο. Στο φόντο του, το εξάρτημα υφίσταται οξείδωση και το υγρό ενεργό συστατικό αποκαθίσταται. Τέτοιες διεργασίες μπορούν να συμβούν στα σημεία επαφής μεταξύ κραμάτων που έχουν διαφορετικά φορτία ηλεκτροδίων. Αν σε τέτοιες περιοχές υπάρχει αλάτι ήδιαλύματα οξέος, τότε σχηματίζεται ένα γαλβανικό ζεύγος, στο οποίο η λειτουργία ανόδου εκτελείται από ένα στοιχείο με χαμηλό φορτίο ηλεκτροδίου. Κατά συνέπεια, ένα υψηλό δυναμικό κάνει το μέταλλο μια κάθοδο.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τόσο η γήρανση όσο και η διάβρωση του μετάλλου μπορούν να συμβούν ακόμη και χωρίς ισχυρά διεγερτικά. Για την ηλεκτροχημική σκουριά, αρκεί η ελάχιστη έκθεση σε όξινο περιβάλλον, το οποίο μπορεί να υπάρχει και σε εσωτερικούς χώρους. Αλλά πιο συχνά τέτοιες διαδικασίες υπόκεινται στη βάση στοιχείων των αυτοκινήτων. Η αιτία της ηλεκτροχημικής διάβρωσης σε τέτοιες καταστάσεις μπορεί να είναι απόφραξη πίδακες καρμπυρατέρ, βαλβίδες καυσίμου, παραβιάσεις στην καλωδίωση ζευγών ηλεκτρικού εξοπλισμού κ.λπ.
Μέτρα ελέγχου διάβρωσης
Ο περισσότερος προστατευτικός εξοπλισμός είναι μια εξωτερική επίστρωση, από την οποία ξεκινά η καταστροφή της κατασκευής. Για αυτό, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ειδικές επικαλύψεις, βαφές, σκόνες, σμάλτα και συνθέσεις βερνικιού. Ένα αποτελεσματικό φράγμα κατά της ζημιάς από τη διάβρωση σχηματίζεται επίσης με μεθόδους προ-γαλβανισμού πριν τεθεί σε λειτουργία μια κατασκευή ή ένα μέρος.
Πιο σοβαρή προετοιμασία περιλαμβάνει επίσης το κράμα. Μια τέτοια τροποποίηση της δομής, ειδικότερα, μπορεί να αλλάξει τον ρυθμό γήρανσης του μετάλλου, τόσο προς τα πάνω όσο και προς τα κάτω. Υπάρχουν επίσης ειδικές μέθοδοι υψηλής τεχνολογίας που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή και τη βιομηχανία. Αυτές περιλαμβάνουν φαολίωση, απαέρωση και θερμική επεξεργασία αερίου.
Συμπέρασμα
Οι αναφερόμενες διαδικασίες καταστροφής και αλλαγές στη δομή των μετάλλων είναι μόνο ένα μέρος από εκείνα τα φαινόμενα που μπορούν να επηρεάσουν τα χαρακτηριστικά του υλικού. Ξεχωριστή θέση ανάμεσά τους κατέχει η επίδραση της κόπωσης. Αυτή είναι μια διαδικασία κατά την οποία η σταδιακά συσσωρευμένη βλάβη προκαλεί αύξηση της τάσης στη δομή, η οποία στη συνέχεια οδηγεί σε απώλεια λειτουργικών ιδιοτήτων. Αλλά σε αντίθεση με τη γήρανση του μετάλλου, η κούρασή του προκαλείται σχεδόν πάντα από εξωτερικές φυσικές επιρροές.
Για να διασφαλιστεί ότι καμία από τις εξεταζόμενες διαδικασίες δεν έχει αρνητικό αντίκτυπο στη δομική σταθερότητα του προϊόντος, είναι απαραίτητο να εκτιμηθεί αρχικά η ευαισθησία του στην επίδραση ορισμένων παραγόντων. Για αυτό, οι τεχνολόγοι αναπτύσσουν ειδικές μεθόδους για την παρακολούθηση των τεμαχίων εργασίας, υποδεικνύοντας τις αδύναμες και ισχυρές τεχνικές και φυσικές τους ιδιότητες για τα υλικά σχεδιασμού.
